寶石鑒定的神器——XRF熒光光譜儀

說到珠寶鑒定師，你一定認為是一群擁有火眼金睛，一眼辨真假的孫悟空。如果你要這樣夸小吉，我也是不反駁噠o(*￣▽￣*)ブ

在科技快速發(fā)展的21世紀，珠寶鑒定師的日常除了肉眼觀察和常規(guī)寶石學特征測試，還會用到現(xiàn)代儀器對寶石結構和成分進行分析，例如FTIR、XRF、EPMA等等。

今天，大家一起來了解在元素測試方面十分厲害的XRF~

用途一：判定寶石亞種

01、石榴石族寶石的亞種判定

石榴石族礦物存在著廣泛的類質同象替代，因此每一種石榴石的化學成分亦有較大變化。

其中翠榴石（鈣鐵榴石）和沙弗萊石（鉻釩鈣鋁榴石）同屬綠色系的石榴石。翠榴石含Cr，具有鮮嫩的綠色調和*的火彩（色散值0.057，高于鉆石），沙弗萊石由于含Cr、V而呈現(xiàn)鮮艷的綠色，凈度通常也很高，因此這兩種綠色寶石都非常受歡迎。

但是翠榴石的產量稀少，且難有大晶體產出，1克拉以上的優(yōu)質翠榴石已經非常難得。因此，翠榴石和沙弗萊石在市場上的價值也存在差異。

二者顏色相近，由于同屬石榴石族，存在一些共性，因此肉眼區(qū)分會有不確定性。雖然通過折射率、包裹體等特征能將二者區(qū)分，但是成分分析無疑是準確的證據。

利用XRF可以分析石榴石是鈣鋁榴石還是鈣鐵榴石，再加上顏色和其它致色元素的共同判定（表1），就能準確地將兩種石榴石分開。

02、帕拉伊巴碧璽的判定

帕拉伊巴碧璽是碧璽中的名貴品種，因早產出于巴西的帕拉伊巴州而得名，后來指富Cu（銅）、Mn（錳）的藍色、綠色、藍紫色碧璽。

通常情況下， Cu（銅）、Mn（錳）元素的含量約在幾千ppm，以此與Fe致色的藍色碧璽區(qū)分（表2）。

用途三：研究彩色寶石顏色成因

01、西瓜碧璽（多色碧璽）的顏色成因

碧璽顏色十分豐富，是不可多見的能承包彩虹色的寶石品種。由于電氣石色帶十分發(fā)育，常在一個單晶體上出現(xiàn)紅色、綠色的二色SE帶或三色SE帶，或以C軸為中心由里向外形成色環(huán)，外紅內綠則稱西瓜碧璽，曾因深受慈禧太后的喜愛而廣為人知。

顏色優(yōu)質凈度高的大顆粒多色碧璽價格昂貴。它的漸變色也引起了我們對于顏色成因的好奇，因此用XRF對一些西瓜碧璽進行了元素線掃描分析。

我們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e（鐵）和Mn（錳）元素的含量，隨著顏色由紅向黃再向綠色的過渡均呈現(xiàn)上升趨勢，其中以Fe元素的幅度較大，而其他元素無明顯規(guī)律（圖6）。

因此我們有理由相信，F(xiàn)e元素對多色碧璽的呈色具有重大意義。具體如何影響，有待進一步測試研究。

02、藍方石的呈色機理

藍方石屬于方鈉石族礦物，是一種非常稀少的寶石，寶石級產出極低，顆粒通常很小，超過1克拉的可謂極其罕見。

藍方石呈現(xiàn)深邃的藍色，甚至比藍寶石的藍更多了一種帕拉伊巴藍的霓虹感，外觀十分美麗。

GUILD實驗室有幸收到一顆0.34克拉的藍方石戒指（圖7），我們對它進行了寶石學測試。

藍方石的理想化學式為(Na,Ca)_4-8Al₆Si₆(O,S)₂₄(SO₄,Cl)_1-2，我們測得的主量元素比例與之相符，結合其他寶石學特征，可確定這是一顆藍方石。

查爾斯濾色鏡下樣品呈現(xiàn)鮮艷的紅色（圖8），而我們可以看到在UV-VIS（紫外-可見）的測試中，除了紅區(qū)和藍區(qū)，其他區(qū)域的光都被吸收（圖9），恰好與在日光下和濾色鏡下的呈色相呼應。

而后對它進行了XRF測試(表3)，綜合判定，我們有理由認為藍方石呈現(xiàn)藍色與Fe元素有關。

總 結

XRF作為一種相對耗時少，無損，制樣簡單的元素分析儀器，在彩色寶石的檢測工作中發(fā)揮了不少的作用，而微量元素分析也越來越重要。

GUILD實驗室近40年來致力于建立和完善寶石數據庫，豐富完備的寶石數據庫是寶石鑒定和產地判定準確性的科學保障。

注：如無特殊說明，文中的數據均為半定量方法測試。